磁性传感器的相关知识

   

概    述

磁性材料在感受到外界的热、光、压力、放射线等之后,其磁特性会改变。利用这种物质可以做成各种可靠性好,灵敏度高的传感器,这类传感器是利用磁性材料作为其敏感元件,故称磁性传感器。

磁性传感器的探测器为磁性探头。磁性探头工作时在周围形成一个静磁场,当铁磁金属制成的物体,,如步枪、车辆等进入这个静磁场时,就会感应产生一个新的磁场,干扰了原来的静磁场,由于目标的运动变化所产生的干扰使磁场发生变化,引起磁力计指针的偏转及摆动,产生一个电信号,进而实现对携带武器的人和车辆的探测。

磁传感器是把磁场、电流、应力应变、温度、光等外界因素引起敏感元件磁性能变化转换成电信号,以这种方式来检测相应物理量的器件。

磁性传感器这一名词有两层意思。第一,是检测具有磁性信号的磁性传感器。第二,把非磁性的信息变换为磁性信号用的磁性传感器。

另外,从构造上来分类磁性传感器也有两种类型:第一是功能性的传感器,它是利用特殊磁性传感器材料做成的。第二是结构性传感器,它是用一般磁性材料制成的、其机械结构设计十分巧妙的传感器。

分    类

凡是利用磁性质、磁通量变化来制作的传感器叫磁性传感器。常见的磁性传感器有二种:压磁式传感器和磁电式传感器。这两种传感器在工作原理及使用范围上都有较大差异,下面分别予以介绍。

压磁式传感器

压磁式传感器与其它传感器相比,具有输出功率大、抗干扰能力强,精度高,线性好、寿命长,维护方便,运行条件要求低(能在一般有灰尘、水和腐蚀性气体的环境中长期运行)等优点。因此,很适合于重工业、化学工业部门运用,是一种十分有发展前途的传感器。目前,这种传感器已成功地用在冶金、矿山、造纸、印刷、运输等各个工业部门,特别是各种自动化系统中用来测量轧钢机的轧制力、钢带的张力,卷扬机的定量自动提升、纸张的张力、吊车提物的自动称重、配料斗的称重、金属切削过程的切削力以及电梯安全保护等各方面。

磁电式传感器

磁电式传感器多用于测量速度、加速度、位移、振动、扭矩等参数。将被测的参数变换为感应电动势的变换器称为磁电式传感器或感应传感器。磁电式传感器是以导线在磁场中运动产生感应电动势为基础的。根据电磁感应定律,具有W匝的线圈的感应电动势e与穿过该线圈的磁通Φ的变化速度成正比例,即

若机械量直接控制传感器线圈所交链的磁通的变化,则这种传感器可以不经中间转换元件,而将机械运动的速度直接转换为与其成比例的电信号。

应    用

在环境监测中的应用

环境保护的前提是对各个环境参数(温度、气压、大气成份、噪声。..。..。)的监测,这里需要使用多种大量的传感器。采用强磁致伸缩非晶磁弹微型磁传感器,可以同时测量真空或密闭空间的温度和气压,而且不用接插件,可以遥测和远距离访问。在食品包装、环境科学实验等方面,应用前景广阔。

在交通管制中的应用

交通事故和交通阻塞是城市中和城市间交通存在的一个大问题。国内外都在加强高速公路行车支持道路系统(AHS)、智能运输系统(ITS)和道路交通信息系统(VICS)等的开发与建设。在这些新系统中,高灵敏度、高速响应微型磁传感器大有用武之地。例如,用分辨率可达1nT的GMI和SI传感器,可构成ITS传感器(作高速路上的道路标志,测车轮角度,货车近接距离),汽车通过记录仪(测通行方向、速度、车身长度、车种识别),停车场成批车辆传感器,加速度传感器(测车辆通过时路桥的振动等)。

门磁传感器在智能家居中的应用

在智能家居门禁系统中门磁开关的作用是负责门磁通电否,通电带磁(闭门),断电消磁(开门),门磁安装于门与门套上,开关安装于屋内,配合自动闭门器使用,一般可承受150公斤的拉力。有线门磁为嵌入式安装更加隐蔽,感应门窗的开合,适用于木质或铝合金门窗发出有线常闭/常开开关信号。门磁是用来探测门、窗、抽屉等是否被非法打开或移动。它由无线发射器和磁块两部分组成。门磁系统其实和床磁等原理相同。